Im Explosionsschutz bei Staub gibt es drei Zonen: Zone 20, Zone 21 und Zone 22. Diese Einteilung richtet sich nach der Häufigkeit und Dauer, mit der eine explosionsfähige Staubatmosphäre auftritt. Die rechtliche Grundlage bilden die Gefahrstoffverordnung (GefStoffV), Anhang I Nr. 1.7, die ATEX-Richtlinien 2014/34/EU und 1999/92/EG sowie die Norm DIN EN 60079-10-2. Der folgende Artikel beantwortet die wichtigsten Fragen zur Zoneneinteilung bei Staub und erklärt, welche Absaugtechnik in explosionsgefährdeten Bereichen zulässig ist.
Wie werden Ex-Zonen bei Staub klassifiziert?
Ex-Zonen bei Staub werden nach der Häufigkeit klassifiziert, mit der eine explosionsfähige Staubatmosphäre vorliegt. Es gibt drei Zonen: Zone 20 für ständige Gefährdung, Zone 21 für gelegentliche Gefährdung im Normalbetrieb und Zone 22 für seltene, kurzzeitige Gefährdung. Diese Klassifizierung gilt ausschließlich für Stäube und darf nicht mit den Gaszonen 0, 1 und 2 vermischt werden.
Die Einteilung erfolgt durch den Betreiber im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung nach GefStoffV. Dabei sind nicht nur Staubwolken zu berücksichtigen, sondern auch Staubablagerungen, die sich aufwirbeln und entzünden können. Zuständige Fachkräfte für Arbeitssicherheit, Betriebsleiter und Explosionsschutzbeauftragte sind in der Pflicht, die Zonen zu definieren, zu dokumentieren und im Explosionsschutzdokument festzuhalten.
Typische Anwendungsbereiche für die Zoneneinteilung nach Staub sind die Pulver- und Schüttgutverarbeitung, die Pharmaproduktion, die Holzbearbeitung sowie alle Prozesse, bei denen brennbare Stäube entstehen, gefördert oder gelagert werden.
Was ist Zone 20 und wann liegt sie vor?
Zone 20 liegt vor, wenn eine explosionsfähige Staubatmosphäre in Form einer Staubwolke ständig, über lange Zeiträume oder häufig vorhanden ist. Diese Zone ist die gefährlichste der drei Staubzonen und kommt typischerweise im Inneren von Behältern, Silos, Mühlen oder Förderleitungen vor.
Die Einstufung als Zone 20 setzt voraus, dass die Staubkonzentration regelmäßig die untere Explosionsgrenze erreicht oder überschreitet. Praktische Beispiele sind das Innere von Getreidesilos, Staubfiltern oder pneumatischen Förderanlagen, in denen Staub dauerhaft in der Luft verwirbelt wird.
Für Geräte, die in Zone 20 eingesetzt werden, gilt die höchste Gerätekategorie 1D nach ATEX-Richtlinie 2014/34/EU. Absauganlagen und Entstauber, die in dieser Zone oder in direktem Kontakt mit ihr betrieben werden, müssen entsprechend zertifiziert sein. Staubablagerungen innerhalb solcher Anlagen erhöhen das Risiko zusätzlich und müssen in der Zonenbewertung berücksichtigt werden.
Was ist Zone 21 und wo tritt sie auf?
Zone 21 bezeichnet Bereiche, in denen eine explosionsfähige Staubatmosphäre im Normalbetrieb gelegentlich auftreten kann. Sie ist weniger dauerhaft als Zone 20, aber dennoch sicherheitskritisch. Typische Orte sind die unmittelbare Umgebung von Befüll- und Entleerstellen, Schüttgutübergaben oder Entstaubergehäusen.
Gelegentlich bedeutet in diesem Kontext: Die Staubwolke tritt nicht ständig auf, aber sie ist ein vorhersehbares Ereignis im normalen Betriebsablauf. Beispiele sind Bereiche rund um Sackanlagen in der Mehlverarbeitung, die Nähe von Entstaubern bei der Holzbearbeitung oder Übergabestellen in der Kunststoffverarbeitung.
Geräte in Zone 21 benötigen die ATEX-Gerätekategorie 2D. Das bedeutet: Sie müssen auch bei einem vorhersehbaren Fehler sicher funktionieren. Für Absauganlagen und Entstauber in diesem Bereich sind konstruktive Maßnahmen wie druckfeste Gehäuse, Potenzialausgleich und ATEX-konforme Elektromotoren erforderlich.
Was kennzeichnet Zone 22 im Vergleich zu Zone 21?
Zone 22 unterscheidet sich von Zone 21 dadurch, dass eine explosionsfähige Staubatmosphäre im Normalbetrieb normalerweise nicht auftritt. Wenn doch, dann nur selten und für kurze Zeiträume. Zone 22 ist die am wenigsten gefährdete Staubzone, aber sie ist kein Freifahrtschein für den Einsatz beliebiger Geräte.
Typische Zone-22-Bereiche sind Umgebungen, in denen Staubablagerungen vorhanden sind, die sich bei Störungen aufwirbeln könnten, oder Bereiche in der Nähe von Zone-21-Quellen, die gelegentlich durch Staub kontaminiert werden. Ein Beispiel ist der Außenbereich einer Abfüllanlage, der nur bei unbeabsichtigtem Austritt von Staub betroffen wäre.
Für Zone 22 ist ATEX-Gerätekategorie 3D vorgeschrieben. Diese Kategorie stellt sicher, dass Geräte im Normalbetrieb keine Zündquellen erzeugen. Auch in Zone 22 gilt: Staubablagerungen auf Oberflächen müssen in die Bewertung einbezogen werden, da aufgewirbelter Ablagerungsstaub eine Staubwolke bilden kann.
Welche Staubeigenschaften beeinflussen die Zoneneinteilung?
Die Zoneneinteilung hängt nicht nur von der Häufigkeit der Staubwolke ab, sondern auch von den Eigenschaften des Staubes selbst. Entscheidend sind die Zündempfindlichkeit, die Explosionsheftigkeit, die Korngröße, die Feuchte und die elektrische Leitfähigkeit des Staubes.
Explosionskenngrößen und Zündverhalten
Für die Zoneneinteilung und die Auswahl geeigneter Schutzmaßnahmen sind die Mindestzündenergie (MZE) und die Mindestzündtemperatur der Staubwolke (MZT) zentrale Kenngrößen. Stäube mit sehr niedriger MZE, wie bestimmte Metallstäube aus Aluminium, Magnesium oder Titan, sind besonders zündempfindlich und erfordern strengere Schutzmaßnahmen. Für reaktive Metallstäube ist zudem zu beachten, dass sie mit Wasser reagieren können, was die Wahl der Absaugtechnik direkt beeinflusst.
Auch die Staubkonzentration spielt eine Rolle: Erst ab der unteren Explosionsgrenze (UEG) ist eine Staubwolke zündfähig. Unterhalb dieser Grenze liegt keine explosionsfähige Atmosphäre vor, was bei der Zonenfestlegung dokumentiert werden muss.
Staubablagerungen als eigenständige Gefährdungsquelle
Ein häufig unterschätzter Faktor ist die Staubablagerung. Ablagerungen auf Oberflächen, Maschinen oder Leitungen können sich aufwirbeln und kurzfristig eine explosionsfähige Staubwolke bilden. Nach GefStoffV Anhang I Nr. 1.7 sind Staubablagerungen ausdrücklich in die Zoneneinteilung einzubeziehen, nicht nur die Staubwolke selbst. Eine Schichtdicke von mehr als 1 mm auf relevanten Flächen gilt in vielen Bewertungsmodellen als sicherheitskritisch. Regelmäßige Reinigung und eine geeignete Absauganlage reduzieren dieses Risiko wirksam.
Welche Absaugtechnik ist in Ex-Zonen bei Staub zulässig?
In explosionsgefährdeten Bereichen mit Staub darf nur ATEX-zertifizierte Absaugtechnik eingesetzt werden. Die erforderliche Gerätekategorie richtet sich nach der Zone: Kategorie 1D für Zone 20, Kategorie 2D für Zone 21 und Kategorie 3D für Zone 22. Geräte ohne entsprechende ATEX-Kennzeichnung sind in diesen Bereichen nicht zulässig.
Für trockene Staubabsaugung gelten zusätzlich die Staubklassen L, M und H nach DIN EN IEC 60335-2-69, abgeleitet vom Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) des jeweiligen Staubes. Diese Geräteklassifizierung und die ATEX-Kategorie sind zwei getrennte Anforderungen, die beide erfüllt sein müssen.
Bei reaktiven, hygroskopischen oder elektrostatisch aufladbaren Stäuben sind Nassabscheider die technisch geeignete Option. Sie vermeiden die Bildung explosionsfähiger Staubwolken im Inneren der Anlage, da der Staub unmittelbar beim Erfassen benetzt und gebunden wird. Für klebrige oder chemisch reaktive Stäube ist trockene Filtration oft nicht geeignet.
Weitere technische Anforderungen für Absauganlagen in Ex-Zonen umfassen:
- ATEX-konforme Elektromotoren und Schaltschränke
- Potenzialausgleich und Erdung aller leitfähigen Komponenten (nach TRGS 727)
- Druckentlastungseinrichtungen oder druckfeste Bauweise bei Zone 20 und 21
- Funkendetektions- und Löschsysteme bei erhöhter Zündgefahr
- Regelmäßige Prüfung und Dokumentation nach BetrSichV
Betriebe, die bei einer BG-Prüfung keine ausreichende Absaugtechnik nachweisen können, riskieren Bußgelder, Auflagen und im Schadensfall die persönliche Haftung verantwortlicher Führungskräfte.
Die Norm DIN EN 16908 liefert ergänzende Anforderungen für Entstauber in explosionsgefährdeten Bereichen und ist bei der Auslegung von Entstauberanlagen in Verbindung mit ATEX zwingend zu berücksichtigen. Für Holzstaub gilt zusätzlich TRGS 553 in Verbindung mit DGUV Information 209-044 und DIN EN 16770. Wer verschiedene Anwendungen mit unterschiedlichen Stäuben betreibt, muss die Zoneneinteilung für jeden Bereich separat durchführen und dokumentieren.
Wie ULMATEC bei Ex-Zonen und Staubexplosionsschutz unterstützt
Betreiber in der Pulver-, Schüttgut- oder Pharmabranche, die explosionsgefährdete Bereiche mit Staub sicher gestalten müssen, stehen vor einer komplexen Aufgabe: Die Zoneneinteilung, die Auswahl ATEX-konformer Geräte und die Einhaltung aller relevanten Normen erfordern fundiertes Fachwissen. ULMATEC analysiert den jeweiligen Werkstoff, Prozess und Volumenstrom und entwickelt, fertigt und montiert die passende Absauganlage dazu.
Konkret bedeutet das:
- Auslegung von Entstauberanlagen der CF-Serie (Baugrößen S bis XXL) für ATEX-Anforderungen in Zone 21 und Zone 22
- Nassabscheider der WE-Serie (Baugrößen S bis X) für reaktive, hygroskopische oder elektrostatisch aufladbare Stäube als Alternative zur Trockenfiltration
- ATEX-konforme Elektromotoren, Potenzialausgleich und Erdungskonzepte als fester Bestandteil der Anlagenauslegung
- Technische Dokumentation, Konformitätserklärung und Unterstützung bei der Gefährdungsbeurteilung
- Lieferung von Standardkomponenten innerhalb von 24 Stunden
Alle Anlagen sind förderfähig über BAFA und KfW. Sprechen Sie uns direkt an: Über unsere Kontaktseite erreichen Sie unsere Spezialisten für eine technische Erstberatung zu Ihrem Explosionsschutzkonzept.
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